CN206559057U - 并网开关电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了并网开关电路，该并网开关电路除了包括设置在单相并网逆变器的输出侧与电网之间的至少两个继电器，还包括：双向可控导通的半导体器件；其中，所述并网开关电路中的任意一个继电器与所述双向可控导通的半导体器件并联后再与所述并网开关电路中的其他继电器串联，或者，由所述并网开关电路中的部分继电器构成的串联结构与所述双向可控导通的半导体器件并联后再与所述并网开关电路中的其他继电器串联；而且所述双向可控导通的半导体器件的导通角度不得超出预设值。本申请避免了构成并网开关电路的继电器在断开或闭合时产生拉弧现象。

Description

并网开关电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及并网开关电路。

背景技术

并网逆变器的输出侧经过并网开关电路接入电网。目前，中、小功率的并网逆变器均采用继电器构建并网开关电路，而且为了满足国家对并网逆变器的安全要求，并网开关电路在设计时要求采用至少两个继电器(一般为两个)串联的冗余结构，如图1所示(图1仅以一种应用于单相电力系统的具有K1、K2两个继电器的并网开关电路作为示例)。

但由于继电器本身不具备灭弧装置，所以继电器在触点两端电压较大的情况下闭合，或者在有大电流流过的情况下断开时，继电器的触点上会产生明显拉弧现象，既妨碍了电路及时可靠地分断，又会使继电器的触头受到损伤。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了并网开关电路，以避免构成并网开关电路的继电器在断开或闭合时产生拉弧现象。

一种并网开关电路，包括设置在单相并网逆变器的输出侧与电网之间的至少两个继电器，此外，所述并网开关电路还包括：双向可控导通的半导体器件；

其中，所述并网开关电路中的任意一个继电器与所述双向可控导通的半导体器件并联后再与所述并网开关电路中的其他继电器串联，或者，由所述并网开关电路中的部分继电器构成的串联结构与所述双向可控导通的半导体器件并联后再与所述并网开关电路中的其他继电器串联；

所述双向可控导通的半导体器件的导通角度不得超出预设值。

其中，每一个所述双向可控导通的半导体器件为一个双向可控硅；

或者，每一个所述双向可控导通的半导体器件由两个反向串联的MOSFET构成；

或者，每一个所述双向可控导通的半导体器件由两个反向串联的带反并联二极管的IGBT构成。

一种并网开关电路，包括设置在三相并网逆变器的A相输电线路上的至少两个继电器，设置在所述三相并网逆变器的B相输电线路上的至少两个继电器，以及设置在所述三相并网逆变器的C相输电线路上的至少两个继电器，此外，所述并网开关电路还包括：三个双向可控导通的半导体器件，分别设置在所述三相并网逆变器的A、B、C相输电线路中的不同相上；

其中，每一个所述双向可控导通的半导体器件在对应输电线路上的设置方式，都包括：所述输出线路上的任意一个继电器与所述双向可控导通的半导体器件并联后再与本输出线路上的其他继电器串联，或者，由所述输出线路上的部分继电器构成的串联结构与所述双向可控导通的半导体器件并联后再与本输出线路上的其他继电器串联；

而且，所述双向可控导通的半导体器件的导通角度不得超出预设值。

其中，每一个所述双向可控导通的半导体器件为一个双向可控硅；

或者，每一个所述双向可控导通的半导体器件由两个反向串联的MOSFET构成；

或者，每一个所述双向可控导通的半导体器件由两个反向串联的带反并联二极管的IGBT构成。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型将并网开关电路中的任意一个继电器(或由部分继电器构成的串联结构)与双向可控导通的半导体器件Sa并联后，再与所述并网开关电路中的其他继电器串联，并将Sa的导通角度设置为一较小值以使得Sa的导通压降、导通电流很小。基于此电路结构，本领域技术人员只要将Sa的导通和关断动作恰当的穿插在断开/闭合各个继电器的过程中，就可以避免各个继电器在断开或闭合时产生明显的拉弧现象。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术公开的一种并网开关电路结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的一种应用于单相电力系统的并网开关电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例公开的又一种应用于单相电力系统的并网开关电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例公开的又一种应用于单相电力系统的并网开关电路结构示意图；

图5为本实用新型实施例公开的一种应用于三相电力系统的并网开关电路结构示意图；

图6为本实用新型实施例公开的又一种应用于三相电力系统的并网开关电路结构示意图；

图7为本实用新型实施例公开的又一种应用于三相电力系统的并网开关电路结构示意图；

图8为本实用新型实施例公开的一种双向可控导通的半导体器件结构示意图；

图9为本实用新型实施例公开的又一种双向可控导通的半导体器件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图2，本实用新型实施例公开了一种并网开关电路，当其应用于单相电力系统时，除了包括设置在单相并网逆变器的输出侧与电网之间的两个继电器K1、K2，还包括：双向可控导通的半导体器件Sa；

具体的，所述并网开关电路中的一个继电器(比如说是继电器K2)与双向可控导通的半导体器件Sa并联后再与另一继电器串联；而且，双向可控导通的半导体器件Sa的导通角度不得超出预设值。

其中，设置双向可控导通的半导体器件Sa的导通角度不得超出预设值，是为了保证双向可控导通的半导体器件Sa在电网电压过零点附近导通，以使得双向可控导通的半导体器件Sa的导通压降、导通电流很小。

基于上述结构设计，为避免构成并网开关电路的继电器K1、K2在断开或闭合时产生明显的拉弧现象，本领域技术人员可以想到的是，采用以下操作：

1)在需要闭合K1和K2时，首先闭合K1，随后控制Sa导通，接下来闭合K2，最后控制Sa关断即可。

上述操作可以避免K1和K2闭合瞬间产生明显的拉弧现象，具体分析如下：K1闭合瞬间不会形成回路，所以不会造成K1的触点上产生拉弧现象；Sa导通瞬间K1已经闭合，所以不会造成K1的触点上产生明显的拉弧现象；Sa的导通压降很小，即K2两端电压很小，所以K2闭合瞬间不会产生冲击电流，不会造成K2的触点上产生明显的拉弧现象。

2)在需要断开K1和K2时，首先控制Sa导通，随后断开K2，接下来控制Sa关断，最后断开K1即可。

上述操作可以避免K1和K2断开瞬间产生明显的拉弧现象，具体分析如下：Sa导通后，电流会在Sa和K2上分流，当K2断开时，电流全部流过Sa，Sa的导通压降很小，即K2断开时两端电压很小，所以K2断开瞬间其触点上不会产生明显的拉弧现象；Sa接受到断开信号后，会在电流过零点自动断开，Sa断开后，线路中没有电流，这时K1再断开属于零电流断开，所以K1的触点上不会产生明显的拉弧现象。

当然，现有的应用于单相电力系统的并网开关电路中也可能具有三个或三个以上的继电器，为避免构成各继电器在断开或闭合时产生明显的拉弧现象，本实用新型实施例还公开了如图3和图4所示方案，具体描述如下。

本实用新型实施例公开的另外一种并网开关电路，当其应用于单相电力系统时，除了包括设置在单相并网逆变器的输出侧与电网之间的至少三个继电器(例如包括K1、K2和K3三个继电器)，还包括：双向可控导通的半导体器件Sa；

其中，所述并网开关电路中的任意一个继电器(例如继电器K2)与双向可控导通的半导体器件Sa并联后再与所述并网开关电路中的其他继电器串联，如图3所示；或者，由所述并网开关电路中的部分继电器(例如继电器K2和K3)构成的串联结构与双向可控导通的半导体器件Sa并联后再与所述并网开关电路中的其他继电器串联，如图4所示；

而且，双向可控导通的半导体器件Sa的导通角度不得超出预设值。

基于图3所示结构设计，为避免构成并网开关电路的继电器K1、K2和K3在断开或闭合时产生明显的拉弧现象，本领域技术人员可以想到的是，采用以下操作：在需要闭合K1、K2和K3时，首先闭合K1和K3，随后控制Sa导通，接下来闭合K2，最后控制Sa关断；在需要断开K1、K2和K3时，首先控制Sa导通，随后断开K2，接下来控制Sa关断，最后断开K1和K3。

与图2相比，图3对应的操作只需将不与Sa构成并联结构的继电器(也就是图3中的K1和K3)按照图2中K1的断开时刻进行断开、按照图2中K1的闭合时刻进行闭合即可，两者工作原理相同，不再赘述。

基于图4所示结构设计，为避免构成并网开关电路的继电器K1、K2和K3在断开或闭合时产生明显的拉弧现象，本领域技术人员可以想到的是，采用以下操作：在需要闭合K1、K2和K3时，首先闭合K1，随后控制Sa导通，接下来闭合K2和K3，最后控制Sa关断；在需要断开K1、K2和K3时，首先控制Sa导通，随后断开K2和K3，接下来控制Sa关断，最后断开K1。

与图2相比，图4对应的操作只需将构成所述串联结构的继电器(也就是图3中的K2和K3)按照图2中K2的断开时刻进行断开、按照图2中K2的闭合时刻进行闭合即可，两者工作原理相同，不再赘述。

由上可知，本实用新型各实施例将并网开关电路中的任意一个继电器(简称1类继电器)或由部分继电器(简称1类继电器)构成的串联结构与双向可控导通的半导体器件Sa并联后再与所述并网开关电路中的其他继电器(简称2类继电器)串联，并将Sa的导通角度设置为一较小值以保证Sa的导通压降、导通电流很小。基于此，本领域技术人员只要在需要闭合各个继电器时，首先闭合2类继电器，随后控制Sa导通，接下来闭合1类继电器，最后控制Sa关断；在需要断开各个继电器时，首先控制Sa导通，随后断开1类继电器，接下来控制Sa关断，最后断开2类继电器，就可以避免各个继电器在断开或闭合时产生明显的拉弧现象。也就是说，只要将Sa的导通和关断动作恰当的穿插在断开/闭合各个继电器的过程中，就可以避免各个继电器在断开或闭合时产生明显的拉弧现象。

此外，该发明构思同样适用于应用于三相电力系统的并网开关电路，具体请参见图5、图6和图7。

参见图5，本实用新型实施例公开的另一种并网开关电路，当其应用于三相电力系统时，除了包括设置在三相并网逆变器的A相输电线路上的至少两个继电器，设置在所述三相并网逆变器的B相输电线路上的至少两个继电器，以及设置在所述三相并网逆变器的C相输电线路上的至少两个继电器(以每一相上均具有3个继电器作为示例)，还包括：三个双向可控导通的半导体器件Sa1、Sa2和Sa3，Sa1、Sa2和Sa3分别设置在所述三相并网逆变器的A、B、C相输电线路中的不同相上；

其中，每一个所述双向可控导通的半导体器件在对应输电线路上的设置方式，都包括：所述输出线路上的任意一个继电器与所述双向可控导通的半导体器件并联后再与本输出线路上的其他继电器串联(以每一相上均具有2个继电器作为示例，对应附图如图5所示；再以每一相上均具有3个继电器作为示例，对应附图如图6所示)，或者，由所述输出线路上的部分继电器构成的串联结构与所述双向可控导通的半导体器件并联后再与本输出线路上的其他继电器串联(以每一相上均具有3个继电器作为示例，对应附图如图7所示)；而且所述双向可控导通的半导体器件的导通角度不得超出预设值。

图5所示方案可以看作是将图2所示方案分别应用在三相并网逆变器的A、B、C相输电线路中的每一相上，两者工作原理相同，不再赘述。图6所示方案可以看作是将图3所示方案分别应用在三相并网逆变器的A、B、C相输电线路中的每一相上，两者工作原理相同，不再赘述。图7所示方案可以看作是将图4所示方案分别应用在三相并网逆变器的A、B、C相输电线路中的每一相上，两者工作原理相同，不再赘述。当然，各相线上设置的继电器个数也可以不相等。

本实用新型各实施例中公开的各个附图仅以双向可控导通的半导体器件采用双向可控硅作为示例，但需要说明的是，本实用新型各实施例中所述的任意一个双向可控导通的半导体器件，除了可以采用双向可控硅外，也可以由两个反向串联的MOSFET(MetalOxide Semiconductor FET，金属氧化物半导体场效应晶体管)构成，如图8所示；也可以由两个反向串联的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)(其中每个IGBT均并联一颗反向二极管)构成，如图9所示。

综上所述，本实用新型将并网开关电路中的任意一个继电器(或由部分继电器构成的串联结构)与双向可控导通的半导体器件Sa并联后，再与所述并网开关电路中的其他继电器串联，并将Sa的导通角度设置为一较小值以使得Sa的导通压降、导通电流很小。基于此电路结构，本领域技术人员只要将Sa的导通和关断动作恰当的穿插在断开/闭合各个继电器的过程中，就可以避免各个继电器在断开或闭合时产生明显的拉弧现象。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种并网开关电路，包括设置在单相并网逆变器的输出侧与电网之间的至少两个继电器，其特征在于，所述并网开关电路还包括：双向可控导通的半导体器件；

其中，所述并网开关电路中的任意一个继电器与所述双向可控导通的半导体器件并联后再与所述并网开关电路中的其他继电器串联，或者，由所述并网开关电路中的部分继电器构成的串联结构与所述双向可控导通的半导体器件并联后再与所述并网开关电路中的其他继电器串联；

所述双向可控导通的半导体器件的导通角度不得超出预设值。

2.根据权利要求1所述的并网开关电路，其特征在于：

每一个所述双向可控导通的半导体器件为一个双向可控硅；

或者，每一个所述双向可控导通的半导体器件由两个反向串联的MOSFET构成；

或者，每一个所述双向可控导通的半导体器件由两个反向串联的带反并联二极管的IGBT构成。

3.一种并网开关电路，包括设置在三相并网逆变器的A相输电线路上的至少两个继电器，设置在所述三相并网逆变器的B相输电线路上的至少两个继电器，以及设置在所述三相并网逆变器的C相输电线路上的至少两个继电器，其特征在于，所述并网开关电路还包括：三个双向可控导通的半导体器件，分别设置在所述三相并网逆变器的A、B、C相输电线路中的不同相上；

其中，每一个所述双向可控导通的半导体器件在对应输电线路上的设置方式，都包括：所述A、B、C相输电线路上的任意一个继电器与所述双向可控导通的半导体器件并联后再与本输电线路上的其他继电器串联，或者，由所述A、B、C相输电线路上的部分继电器构成的串联结构与所述双向可控导通的半导体器件并联后再与本输电线路上的其他继电器串联；

而且，所述双向可控导通的半导体器件的导通角度不得超出预设值。

4.根据权利要求3所述的并网开关电路，其特征在于：

每一个所述双向可控导通的半导体器件为一个双向可控硅；

或者，每一个所述双向可控导通的半导体器件由两个反向串联的MOSFET构成；

或者，每一个所述双向可控导通的半导体器件由两个反向串联的带反并联二极管的IGBT构成。